一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，包括旋转、光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器、光栅尺、旋转编码器，还包括数字信号处理器、数字信号处理器通过其内置的ADC分别与光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器连接，各个光栅尺以及旋转编码器分别通过正交解码模块接入数字信号处理器；数字信号处理器中利用各个激光测距传感器测量的距离以及通过光栅尺得出这些传感器的位置，与旋转台回转的角度组成的极坐标系来得出待测轴承上各个点的坐标后，便可以使用这些坐标通过数学方法计算出轴承的各项参数。

A fast and highly redundant bearing size detection system

The invention discloses a fast and large redundancy bearing size detection system, including rotation, spectral confocal laser ranging sensor, first triangle laser ranging sensor, second triangle laser ranging sensor, grating ruler, rotary encoder, and also includes a digital signal processor and a digital signal processor through it. The ADC is connected with the spectral confocal laser ranging sensor, the first triangle laser ranging sensor and the second triangle laser ranging sensor respectively. Each grating ruler and rotary encoder are connected to the digital signal processor through the orthogonal decoding module, and each laser ranging sensor is used to measure the digital signal processor. The distance of these sensors and the position of these sensors can be obtained by grating ruler, and the coordinates of each point on the bearing can be obtained by polar coordinate system composed of the rotation angle of the rotary table. Then the parameters of the bearing can be calculated by mathematical method using these coordinates.

【技术实现步骤摘要】
一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统
本专利技术涉及轴承检测系统领域，具体是一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统。
技术介绍
轴承是机械领域内一种重要的基础零部件，随着工业化的深入，机械产业对轴承的质量与产量越来越高。在轴承的生产过程中，其尺寸精度检测是很重要的一环，现如今的轴承检测技术主要包括：1.人工检测法，即工人利用千分表、塞规、塞尺等工具来测量轴承。这种方法依赖技术员的技术熟练度，且费事费力。2.半自动化检测法，即将人工检测法中的一些步骤利用自动化机械装置来代替。这个方法相对于人工检测法要简化不少，但是仍然有对心等繁复的步骤。3.全自动化检测法，即工人几乎不参与轴承检测过程，主要依赖自动化装备来检测，其传感器大都是机械式、接触式的，存在精度较低，检测速度慢等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种柔性的快速大冗余度的轴承尺寸检测系统。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：包括：旋转台，其用于支撑待测轴承，并由旋转台带动轴承绕Z向做旋转运动，且旋转角度由旋转编码器测量；光谱共焦激光测距传感器，其测量待测轴承内径，光谱共焦激光测距传感器可在X、Y、Z方向上移动，光谱共焦激光测距传感器在X、Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第一三角法激光测距传感器，其测量待测轴承端面，第一三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第一三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第二三角法激光测距传感器，其测量待测轴承外径，第二三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第二三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；还包括数字信号处理器、正交解码模块，数字信号处理器通过其内置的ADC分别与光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器连接，各个光栅尺以及旋转编码器分别通过正交解码模块接入数字信号处理器；光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器测得的信号经ADC转换后送入数字信号处理器，光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器各自移动的距离由光栅尺测得，光栅尺测量的信号经正交解码模块采集至数字信号处理器，旋转台带动待测轴承的转动角度由旋转编码器测得，旋转编码器测量的信号经正交解码模块采集至数字信号处理器；数字信号处理器中利用各个激光测距传感器测量的距离以及通过光栅尺得出这些传感器的位置，与旋转台回转的角度组成的极坐标系来得出待测轴承上各个点的坐标后，便可以使用这些坐标通过数学方法计算出轴承的各项参数。所述的一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：数字信号处理器型号为TMS320F28377D。所述的一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：数字信号处理器通过串行通讯模块SCI与触摸屏连接用来实现人机交互。所述的一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：数字信号处理器通过同步通讯模块SPI与外部大容量存储介质连接用来存储系统参数与历史数据。本专利技术主要依赖激光测距传感器测量的距离与旋转台回转的角度组成的极坐标系来得出轴承上各个点的坐标，使用这些坐标数值通过数学方法计算出轴承几何形状的各项参数，包括但是不限于轴承内外圈的外径、内径、滚道半径，以及圆跳动等偏差。本专利技术需要3个激光传感器，两个三角法激光测距传感器分别测量外径与端面，一个光谱共焦激光测距传感器测量内径，这三个传感器均可运动。待测轴承是放置在随旋转台回转的平台上，由伺服电机作为动力源，且该平台的为整个装置的基准。设定上下方向为Z轴，且正向为上；左右方向为Y轴，且正向为右；前后方向为X轴，且正向为前。由此，轴承放置平台的旋转中心为Z轴，Z轴与该平台的交点为坐标系原点，测量外径、测量端面的三角法激光测距传感器都在X轴上，且分别沿Y与Z的方向做进给运动；测量内径的光谱共焦激光测距传感器在XYZ三个方向进给。而该装置需要校准的，就是回转平台的位置，即回转中心与传感器的相对位置与水平度需要调校准确，这样才能组成一个完整的坐标系。本专利技术采用的是TMS320F28377D这款数字信号处理器，具有最多800Mhz的运算速度，16位高精度ADC，3路正交解码模块eQEP，3路串行通讯模块SCI，3路同步通讯模块SPI。16位ADC连接光谱共焦激光测距传感器与三角法激光测距传感器；正交解码模块eQEP用来接受光栅尺与旋转编码器的正交信号来实时检测传感器的位置；串行通讯模块SCI与触摸屏连接用来实现人机交互；同步通讯模块SPI与外部大容量存储介质连接用来存储系统参数与历史数据。与现有技术相比，本专利技术的优点为：1.本专利技术方法采用非接触式测量，对工件表面没有损伤。2.本专利技术方法采用高精度激光传感器，测量精度很高。3.本专利技术方法数据采集速度快且精度高。4.本专利技术方法是一种柔性测量方法，轴承无需在平台上准确放置，即无需使轴承回转中心与平台回转中心重合，利用数学算法可以直接计算出偏移量。因此，这种方法大大缩短了检测轴承时上下料的时间，提高了检测的效率。5.本专利技术方法的适用性广。这种柔性轴承检测方法既可以用于嵌入式系统，也可以用于上位机系统，易使用于计算机/现代集成制造系统。6.本专利技术方法的扩展性强。在机械与电路部分不改变设计的情况下，可以通过更改软件算法来适应测量精度与增加多种轴承参数的测量，如倾斜角、倒角等。附图说明图1是该装置的信息流图。图2是该装置的俯视示意图。图3是该装置的正视示意图。图4是该装置检测圆柱面的坐标示意图。图5是该装置检测滚道的坐标示意图。图6是检测轴承的典型流程图。图中标号：1、6、18、24、29、31、35、49为伺服电机，3、28为同步齿形带，4、5、26、30为带轮，2、19、23、32、36、47为联轴器，3、7、14、22、34、39、46为滚珠丝杠，4、9、21、25、33、40、45为丝杠螺母，16、17、37、41、44、48为支撑架，8、15、20、38、43、50、52为光栅尺，27为旋转编码器，42为轴承放置平台，25是旋转台，10为光谱共焦激光测距传感器，11、12为三角法激光测距传感器，13为待检测轴承。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1-图3所示，一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，包括：旋转台25，其用于支撑待测轴承13，并由旋转台25带动待测轴承13绕Z向做旋转运动，且旋转角度由旋转编码器27测量；光谱共焦激光测距传感器10，其测量待测轴承13内径，光谱共焦激光测距传感器10可在X、Y、Z方向上移动，光谱共焦激光测距传感器10在X、Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第一三角法激光测距传感器11，其测量待测轴承13端面，第一三角法激光测距传感器11可在Y方向、Z方向上移动，第一三角法激光测距传感器11在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第二三角法激光测距传感器12，其测量待测轴承13外径，第二三角法激光测距传感器12可在Y方向、Z方向上移动，第二三角法激光测距传感器12在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；还包括数字信号处理器、正交解码模块，数字信号处理器通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：包括：旋转台，其用于支撑待测轴承，并由旋转台带动轴承绕Z向做旋转运动，且旋转角度由旋转编码器测量；光谱共焦激光测距传感器，其测量待测轴承内径，光谱共焦激光测距传感器可在X、Y、Z方向上移动，光谱共焦激光测距传感器在X、Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第一三角法激光测距传感器，其测量待测轴承端面，第一三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第一三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第二三角法激光测距传感器，其测量待测轴承外径，第二三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第二三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；还包括数字信号处理器、正交解码模块，数字信号处理器通过其内置的ADC分别与光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器连接，各个光栅尺以及旋转编码器分别通过正交解码模块接入数字信号处理器；光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器测得的信号经ADC转换后送入数字信号处理器，光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器各自移动的距离由光栅尺测得，光栅尺测量的信号经正交解码模块采集至数字信号处理器，旋转台带动待测轴承的转动角度由旋转编码器测得，旋转编码器测量的信号经正交解码模块采集至数字信号处理器；数字信号处理器中利用各个激光测距传感器测量的距离以及通过光栅尺得出这些传感器的位置，与旋转台回转的角度组成的极坐标系来得出待测轴承上各个点的坐标后，便可以使用这些坐标通过数学方法计算出轴承的各项参数。...

【技术特征摘要】
1.一种快速大冗余度的轴承尺寸检测系统，其特征在于：包括：旋转台，其用于支撑待测轴承，并由旋转台带动轴承绕Z向做旋转运动，且旋转角度由旋转编码器测量；光谱共焦激光测距传感器，其测量待测轴承内径，光谱共焦激光测距传感器可在X、Y、Z方向上移动，光谱共焦激光测距传感器在X、Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第一三角法激光测距传感器，其测量待测轴承端面，第一三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第一三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；第二三角法激光测距传感器，其测量待测轴承外径，第二三角法激光测距传感器可在Y方向、Z方向上移动，第二三角法激光测距传感器在Y、Z方向上的移动距离分别由光栅尺测量；还包括数字信号处理器、正交解码模块，数字信号处理器通过其内置的ADC分别与光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传感器连接，各个光栅尺以及旋转编码器分别通过正交解码模块接入数字信号处理器；光谱共焦激光测距传感器、第一三角法激光测距传感器、第二三角法激光测距传...

【专利技术属性】
技术研发人员：何高清，梁磊磊，韩春明，钟华勇，祖晅，曹亮，章路平，单二虎，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34